ジョージア州生まれ。アトランタ大学卒業後、ニューヨークに渡りコロンビア大学で化学を専攻。しかし、アフリカ系アメリカ人に対する差別のため、化学関係の職に就けず、ブラック・スワン・レコードに就職。同社のハウス・ピアニストとして活躍した。1922年、自分の楽団を結成。1923年にはコールマン・ホーキンス（テナー・サックス）が、1924年にはルイ・アームストロング（トランペット）が加入し、アフリカ系アメリカ人の楽団としては異例の人気を博した。ビッグバンド・ジャズのブームを巻き起こした歴史的なバンドである。なお、アームストロングは数年で独立するが、ホーキンスは1930年代初頭に至るまで、ヘンダーソン楽団の看板奏者として活躍。また、1920年代中期には、ヘンダーソンはベッシー・スミスの伴奏ピアニストとしても活動している。その後ベニー・グッドマンと出会い、グッドマンの楽団の編曲を手掛けるようになる。1939年には自分の楽団を解散し、グッドマンとの活動が中心となった。1950年、脳卒中の後遺症による麻痺のため、ピアノを断念。1952年没。
木戸アミは、自分の男性遍歴や春海さくらについて知りたいと強く思うようになった経緯を振り返る。またアミは、ある理由から、「詩子こそが〈黄泉醜女〉なのではないか」と考える。
詩子とアミは、北海道の中標津へ行き、そのとなりの町で、春海さくらこと佐藤真樹の母親である佐藤佳代子に、真樹の生い立ちや、夫のことなどについて話をきく。夫は中標津、佳代子は釧路で生まれ育ち、ともにずっと道東で暮らしている。佳代子は、「自分が生んだ娘のはずなのに、真樹が怖かった」と語る。
キュゥべえの正体はインキュベーターと呼ばれる地球外生命体の端末であり、魔法少女が魔女になることは彼らによって仕組まれたことであった。その真意を問いただすまどかに対し、キュゥべえは自分たちの種族の目的が宇宙の寿命を延ばすことにあり、そのために魔法少女たちが希望から絶望へ相転移し魔女となる際に発生する、熱力学第二法則に縛られない莫大な感情エネルギーを回収しているのだと語る。まどかはキュゥべえへの不信を露わにし、真意を伏せて少女たちと契約を結んできたことを「騙してきた」と非難するが、感情を理解しないキュゥべえは、見解の相違によって生じた齟齬について、一方的に責められることのほうが理不尽であるとし、地球人を含む宇宙全体の公益のため、まどかの自己犠牲を期待する旨を告げて去る。さやかを人間に戻す手段がないことを信じられない杏子は、さやかの親友であるまどかが呼びかけ続ければ彼女を元に戻せるのではないかと考え、二人で「人魚の魔女」に立ち向かう。しかし試みは失敗し、杏子と「人魚の魔女」は相討ちとなって果てる。その一方、見滝原には大災害をもたらす最強の魔女「ワルプルギスの夜」が迫りつつあり、キュゥべえは3人の魔法少女が戦死した今、高い素質を持つまどかが魔法少女にならない限り見滝原を救うことができない、と予見する。一方、それまでは謎に包まれてきたほむらの素性や目的も明らかにされる。彼女は異なる時間軸からやってきた時間遡行者であり、元の時間軸において初めて得た友人でありながら「ワルプルギスの夜」と戦うも死亡してしまったまどかを救うべく、未来への道筋を求めて同じ時間の平行世界を何度も繰り返し戦い続けてきた存在であった。まどかが死を迎える、また魔女と化すという未来に突き当たるたびに幾度となく同じ時間を繰り返してきたほむらは、まどかの存在をよりどころとしていたが、それは結果的にいくつもの平行世界における因果の糸をまどかの存在へと束ね、まどかを最強の魔法少女にして最悪の魔女となる素質を与えることへと繋がっていた。そのことをキュゥべえに指摘されたほむらは、愕然とする。さやかの遺体が街中で発見され、彼女の告別式から帰宅したまどかは気落ちしていた。そこへキュゥべえが姿を見せ、インキュベーターと魔法少女の関わりの歴史をまどかに説明するも、その過酷さを知ったまどかは混乱に陥る。のち、ほむらの家を訪ねたまどかは助力を申し出るが、ほむらからは自らが辿ってきたこれまでの真相を打ち明けられると共に涙ながら諭され断られる。やがて見滝原には「ワルプルギスの夜」が来襲し、ほむらはありったけの武装で応戦するも敗れ、手詰まりな状態になり、絶望へ墜ちかけていた。そこへ一つの願いを携え、まどかはついにキュゥべえとの契約を決意する。そのまどかの願いとは「過去・現在・未来、全宇宙に存在する全ての魔女を、生まれる前に自分の手で消し去ること」。それは、時間への干渉を超えた物理法則の改変・すなわち因果律を組み替えるという、神の御業にも等しい願いであり、キュゥべえを動揺させる。しかし、ほむらの行いの結果によって、まどかはこの願いを背負い実現できる途方もない因果を持つに至っていたため、願いは成就される。まどかの願いにより、宇宙は新たな法則の元に再構築された。まどか自身は人としての存在を失い、未来永劫魔女を生み出さないための概念として昇華するが、時間を超える能力を持つほむらだけがその過程を見届ける。時空を超えて遍在する概念と化し、すべての時代と世界を見ることができるようになったまどかは、これまでのほむらの労苦と友情を知ったことにより、自分を想い涙するほむらに心からの感謝と親愛の言葉をかける。そして、最後の奇跡として互いの記憶が残ることを願い、自らのリボンをほむらに託し、まどかはほむらの前から姿を消す。新たに構成された世界では、魔法少女が魔女になることはなくなった代わりに魔獣が現れ、キュゥべえのエネルギー採取も、人の世の呪いから生まれた魔獣を倒すことで得られるエネルギーを利用する方法へと変わった。以前の世界で戦死したマミ、杏子は存命しているが、まどかの存在は、魔法少女らの間で「円環の理」という概念として口伝される以外には彼女の家族を含む皆の記憶から消えており、ほむらは以前の世界の記憶を持つ唯一の存在となった。そして、まどかの救った世界を守るべく戦い続けるほむらの姿が描かれて、映画は幕を閉じる。